THIẾ T K Ế H Ệ TH Ố NG THEO DÕI, GIÁM SÁT QUÁ TRÌNH LUY Ệ N T Ậ P CHO NGƯỜ I PH Ụ C H Ồ I CH ỨC NĂNG CHÂN - Full 10 điểm

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, cho em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS.TS.
Phùng Trung Nghĩa đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, cung cấp các tài liệu cần thiết,
giúp đỡ và động viên để em có thể hoàn thành đồ án này.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô trong khoa Công nghệ
Điện tử - Truyền thơng nói riêng và Trường Đại học Cơng nghệ Thơng tin và
Truyền thơng nói chung đã tận tình giảng dạy, giúp đỡ và truyền đạt những kiến
thức quý báu cho em trong suốt thời gian em học tập và rèn luyện tại trường.
Và cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, người thân và
tất cả các bạn bè, đặc biệt là các bạn trong lớp ĐTYT-K14A, những người đã hỗ
trợ, chia sẻ, động viên tinh thần cho em trong suốt quá trình học tập và thực hiện đồ
án này.
Em xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, tháng 05 năm 2020
Sinh viên thực hiện

Vũ Hồng Nhung

i

LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan về nội dung của đồ án tốt nghiệp “Thiết kế hệ thống theo
dõi, giám sát quá trình luyện tập cho người phục hồi chức năng chân” là do em
tự tìm hiểu, nghiên cứu dưới sự hướng dẫn của thầy giáo PGS.TS. Phùng Trung
Nghĩa, khoa Công nghệ Điện tử - Truyền Thông, trường Đại học Công nghệ Thông
tin và Truyền thơng Thái Ngun. Mọi trích dẫn và tài liệu mà em tham khảo đều
được ghi rõ nguồn gốc.
Em xin cam đoan toàn bộ nội dung đồ án tốt nghiệp này là do em tự tìm hiểu,
nghiên cứu thiết kế dưới dự hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn. Nội dung đồ án tốt
nghiệp không sao chép và vi phạm bản quyển từ bất kì cơng trình nghiên cứu nào.

Thái Nguyên, tháng 05 năm 2020
Sinh viên thực hiện

Vũ Hồng Nhung

ii

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN............................................................................................................................. i
LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................................... ii
MỤC LỤC ................................................................................................................................ iii
DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ ................................................................................. v
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ...................................................................................... vii
PHẦN MỞ ĐẦU....................................................................................................................... 1
Chương 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................................................. 5
1.1. Tìm hiểu bệnh lý về chân và vật lý trị liệu cho bệnh nhân. ........................................... 5

1.1.1. Các bệnh lý ảnh hưởng đến chân........................................................................... 5
1.1.2. Khảo sát kết quả bệnh nhân sau đã vật lý trị liệu phục hồi chức năng ............... 7
1.2. Những phương pháp phục hồi chức năng chân hiện nay............................................... 8
1.3. Tổng quan về truyền thông qua Internet và xây dựng Web Server ............................ 13
1.3.1. Lịch sử World Wide Web....................................................................................13
1.3.2. Web Server ...........................................................................................................13
1.3.3. Ngơn ngữ lập trình PHP.......................................................................................15
1.3.4. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu MySQL .......................................................................21
1.3.5. Giới thiệu chung về Bootstrap Framework.........................................................24
Chương 2 PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ HỆ THỐNG THEO DÕI, GIÁM SÁT QUÁ
TRÌNH LUYỆN TẬP CHO NGƯỜI PHỤC HỒI CHỨC NĂNG CHÂN ..................... 27
2.1. Yêu cầu hệ thống.............................................................................................................. 27

2.1.1. Mô tả hoạt động của hệ thống..............................................................................27
2.1.2. Yêu cầu của hệ thống ...........................................................................................28
2.2. Thiết kế hệ thống.............................................................................................................. 29
2.2.1. Thiết kế giao diện phần mềm hệ thống ...............................................................29
2.2.2. Thiết kế phần cứng ...............................................................................................32
2.2.3. Linh kiện sử dụng trong sản phẩm ......................................................................37
Chương 3 XÂY DỰNG VÀ HỒN THIỆN HỆ THỐNG THEO DÕI, GIÁM SÁT
Q TRÌNH LUYỆN TẬP CHO NGƯỜI PHỤC HỒI CHỨC NĂNG CHÂN ........... 45
3.1. Kết quả xây dựng hệ thống ............................................................................................. 45

iii

3.2. Đánh giá sai số và hạn chế sai số.................................................................................... 49
3.3. Đánh giá ưu, nhược điểm hệ thống ................................................................................ 50
3.4. Hướng dẫn sử dụng sản phẩm ........................................................................................ 51
TỔNG KẾT ............................................................................................................................. 53
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................................... 55
PHỤ LỤC................................................................................................................................. 56
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ................................................................ 67

iv

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1. Pneumex PneuBack giúp bệnh nhân nhanh chóng phục hồi chức năng........1
Hình 1.1. Hình ảnh về chứng teo cơ ...........................................................................6
Hình 1.2. Bệnh nhân phục hồi chức năng chân.........................................................10
Hình 1.3. Phần mềm Bootstrap .................................................................................25
Hình 2.1. Mơ hình hoạt động của thiết bị .................................................................27
Hình 2.2. Lưu đồ thuật tốn điều khiển hệ thống .....................................................29
Hình 2.3. Lưu đồ thuật tốn chế độ luyện tập...........................................................30

Hình 2.4. Giao diện Web thiết kế..............................................................................31
Hình 2.5. Sơ đồ khối hệ thống ..................................................................................32
Hình 2.6. Sơ đồ kết nối hệ thống...............................................................................33
Hình 2.7. Hình ảnh thực tế của Chip ESP8266.........................................................34
Hình 2.8. Hình ảnh cảm biến trọng lực Loadcell......................................................34
Hình 2.9. Sơ đồ kết nối của Loadcell........................................................................36
Hình 2.10. Sơ đồ chân IC HX771 .............................................................................36
Hình 2.11. Sơ đồ khối nguồn ni của hệ thống.......................................................37
Hình 2.13. Hình ảnh sơ đồ chân kết nối ESP8266....................................................39
Hình 2.14. Mạch cầu điện trở trong loadcel..............................................................40
Hình 3.1. Hình ảnh sản phẩm phần cứng ..................................................................45
Hình 3.2. Hình ảnh khi đeo giầy thực hiện các bài tập .............................................46
Hình 3.3. Giao diện web khi truy cập .......................................................................46
Hình 3.4. Kết quả thực nghiệm .................................................................................48
Hình 3.5. Hình ảnh kết quả đo được lượng calories .................................................48
Hình 3.6. Hình ảnh kết quả thử nghiệm ....................................................................48
Hình 3.7. Cầu phân áp bên trong NodeMCU............................................................50
Hình 3.8. Giao diện chính của Website ....................................................................51
Hình 3.9. Chế độ tính lượng calories tiêu thụ ...........................................................52

v

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1. Kiến thức về các phương pháp PHCN của đối tượng nghiên cứu.................7
Bảng 2. Đặc điểm về tuối và giới của đối tượng nghiên cứu......................................7
Bảng 3. Tỷ lệ bệnh nhân được điều trị phục hồi chức năng .......................................8
Bảng 4. Thông số kĩ thuật của Loadcell....................................................................35
Bảng 5. Bảng màu chân của loadcell ........................................................................43
Bảng 6. Bảng mô tả chức năng chân IC HX711 .......................................................44

vi

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt
ADC
DSP Analog to Digital Bộ chuyển đổi tương tự sang số
DMA
ISO Digital Signal Processing Xử lý tín hiệu số

SPI Direct Memory Acess Kênh truy cập bộ nhớ
UART
International Organization Tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế
USB
WIFI for Standardization

Serial Peripheral Interface Giao thức truyền thông SP

Universal Asynchronous Truyền thông nối tiếp không

Receiver/ Transmitter đồng bộ

Universal Serial Bus Chuẩn kết nối USB

Wireless FIdelity Mạng không dây

vii

PHẦN MỞ ĐẦU
I. Tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước

Trong nước
Hiện nay, ở Việt Nam việc điều trị và phục hồi chức năng chân chủ yếu nhắm
đến kiểm soát tốt các triệu chứng, làm chậm tiến triển của bệnh và phục hồi chức
năng cho người bệnh. Nhưng trên thực tế các thiết bị dùng để theo dõi, giám sát quá
trình luyện tập phục hồi chức năng chân từ xa của bệnh nhân vẫn chưa được chú
trọng nghiên cứu và phát triển.

Ngoài nước
Ở nước ngoài, với sự phát triển mạnh mẽ trong khoa học kĩ thuật. Có rất nhiều
nước đã nghiên cứu về các thiết bị giúp điều trị và phục hồi chức năng chân. Điển
hình là trị liệu phục hồi chức năng Pneumex PneuBack với hệ thống tập luyện
không trọng lực được phát minh bởi kỹ sư Gerry Cook – thuộc nhóm kỹ sư phát
triển Boeing 747, Hoa Kỳ. Với 4 loại máy giảm áp: Bàn giảm áp xung động
PneuVibro giảm áp trong tư thế nằm; ghế tập phục hồi cơ bắp PneuBack Chair áp
dụng cho tư thế ngồi; thiết bị phân tích và điều chỉnh dáng đi Pneuweight Treadmill
cho các động tác đi bộ; thiết bị rung PneuVibe Pro áp dụng cho tư thế đứng.

Hình 1. Pneumex PneuBack giúp bệnh nhân nhanh chóng phục hồi chức năng
II. Lý do chọn đề tài

Theo tổ chức Y tế thế giới tính đến năm 2015, Việt Nam có trên 7 triệu
người khuyết tật (chiếm 7,8% dân số). Các dạng khuyết tật có tỷ lệ cao nhất liên

1

quan đến vận động (27%), thị giác (15%), nghe và nói (15%), tâm thần và trí tuệ
(31%). Có nhiều yếu tố tác động tới tinh hình khuyết tật ở nước ta, nhưng chủ yếu
vẫn là ảnh hưởng bởi thuơng tật, chất độc da cam sau chiến tranh; hậu quả của các
vấn đề sức khoẻ công cộng trong giai đoạn phát triển như tai nạn thương tích, các

bệnh khơng truyền nhiễm, sức khỏe tâm thần… Độ bao phủ và phạm vi của các
dịch vụ phục hồi chức năng trong nước đang nổi lên, với 159 cơ sở phục hồi chức
năng tại 52 tỉnh thành. Sự sẵn có dịch vụ phục hồi chức năng mà người dân có thể
tiếp cận với giá cả phải chăng là điều cần thiết để nhiều người có điều kiện sức khỏe
vẫn có cuộc sống độc lập nhất có thể, tham gia vào hoạt động giáo dục, có hiệu quả
kinh tế, và thực hiện những vai trị có ý nghĩa trong cuộc sống.

Phục hồi chức năng là biện pháp hồi phục lại các chức năng bị giảm hoặc bị
mất do chấn thương, tai nạn, đột quỵ, bại não... gây ra. Quá trình này thường được
thực hiện song song với phòng và chữa bệnh nhằm mang lại kết quả chữa trị cao
nhất, giúp người bệnh mau chóng lấy lại sức khỏe tốt và có hệ xương khớp chắc
khỏe. Phương pháp Vật lý trị liệu – Phục hồi chức năng giúp người bệnh có thể hồi
phục lại những tổn thương – suy giảm chức năng vốn có của cơ thể mà không cần
phải sử dụng thuốc hay tác động dao kéo, khơng để lại các di chứng sau này. Q
trình hồi phục chức năng giúp cho các hoạt động vốn bị cản trở, khó khăn do bệnh
tật của bệnh nhân trở nên dễ dàng hơn. Nhờ vậy mà bệnh nhân sau khi hồi phục
chức năng có thể vui chơi, học tập, làm việc, hịa mình vào với cộng đồng, giúp họ
có thái độ tích cực hơn với cuộc sống, từ đó, có thể thay đổi cách nhìn nhận của xã
hội đối với người tàn tật, khiếm khuyết. Đó cũng chính là ý nghĩa nhân văn sâu sắc
của ngành hồi phục chức năng. Mặc dù còn khá mới mẻ nhưng các đơn vị Phục hồi
chức năng tại Việt Nam đã tiếp thu và sử dụng hiệu quả được các phương pháp trị
liệu trên thế giới giúp cho các bệnh nhân phục hồi chức năng.

Ngành kỹ thuật y sinh là một ngành mới hiện nay, nhưng đã lấp đầy khoảng
trống còn thiếu giữa các kỹ thuật máy móc và y dược học, nó là sự kết hợp của các
thiết kế giúp giải quyết các vấn đề còn vướn mắc về phương pháp và kỹ thuật mà
trước đây y học và sinh học chưa thể chạm đến. Kỹ thuật y sinh hiện đang là một
lĩnh vực đa ngành, ứng dụng kỹ thuật tiên tiến vào việc tạo ra các phương pháp

2

nghiên cứu và thiết bị công nghệ điện tử phục vụ cho sức khỏe cũng như giúp hiểu
biết sâu hơn về các tiến trình sinh học của con người.
Xuất phát từ kết quả nghiên cứu tình hình thực tế về các bệnh lý về chân cũng như
các phương pháp vật lý trị liệu phục hồi chức năng hiện nay, em đã nghiên cứu, xây
dựng “Thiết kế hệ thống theo dõi, giám sát q trình luyện tập cho người phục hời
chức năng chân” với mục đích hỗ trợ q trình luyện tập phục hồi cho bệnh nhân,
đồng thời nâng cao hiệu quả khám, chữa bệnh từ xa.
Do lần đầu làm quen tìm hiểu thực hiện đồ án cũng như thời gian tìm hiểu thực hiện
đề tài cịn hạn chế nên khơng tránh khỏi những thiếu sót, em mong nhận được sự
chỉ bảo và góp ý thêm của q thầy cơ giáo để sản phẩm của em được hoàn thiện
hơn nữa và hi vọng trong tương lai sản phẩm của em sớm được ứng dụng vào thực
tiễn trong cuộc sống.
III. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu của đề tài là làm chủ đươc công nghệ thiết kế, hệ thống dùng để hỗ trợ và
phục hồi thể trạng của bệnh nhân. Thông qua sản phẩm của đề tài, tình trạng của
bệnh nhân sẽ được theo dõi và luyện tập thường xuyên, giúp bác sĩ có thể dễ dàng
đánh giá định lượng hiệu quả quá trình điều trị của bệnh nhân. Thiết bị khi được
đưa vào ứng dụng giúp bệnh nhân điều trị thường xuyên ngay tại nhà. Giảm chi phí
khám chữa bệnh cho bệnh nhân, giảm tải công việc cho bác sỹ, cũng như sự quá tải
tại các bệnh viện.
IV. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu lý luận: Tổng hợp số liệu từ cuộc khảo sát thực tế các bệnh nhân phục
hồi chức năng tại Thái Nguyên, cùng các tài liệu kỹ thuật, công nghệ, cũng như các
tài liệu về các bệnh lý, phục hồi chức năng chân. Từ đó phân tích và đánh giá các
nội dung liên quan đến đề tài.
Phương pháp thực nghiệm: Xuất phát từ khảo sát thực tế, kết hợp với phân tích
đánh giá các thơng số. Từ đó thiết kế và chế tạo sản phẩm phù hợp, đưa vào thử
nghiệm thực tế tại trường Đại học Công nghệ Thông tin và Truyền thông Thái
Nguyên. Nội dung nghiên cứu trong quá trình chế tạo các module, vi mạch của đề

tài.

3